特許 6433514 誘導電力伝送における磁気遮蔽

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6433514

(24)【登録日】2018年11月16日

(45)【発行日】2018年12月5日

(54)【発明の名称】誘導電力伝送における磁気遮蔽

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/70 20160101AFI20181126BHJP

   G01R 33/02 20060101ALI20181126BHJP

   H02J 50/12 20160101ALI20181126BHJP

   H02J 50/90 20160101ALI20181126BHJP

   H02J 50/80 20160101ALI20181126BHJP

   H01F 38/14 20060101ALI20181126BHJP

   H01F 27/36 20060101ALI20181126BHJP

【ＦＩ】

   H02J50/70

   G01R33/02 W

   H02J50/12

   H02J50/90

   H02J50/80

   H01F38/14

   H01F27/36 150

【請求項の数】16

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2016-572381(P2016-572381)

(86)(22)【出願日】2015年3月24日

(65)【公表番号】特表2017-517241(P2017-517241A)

(43)【公表日】2017年6月22日

(86)【国際出願番号】US2015022222

(87)【国際公開番号】WO2015148489

(87)【国際公開日】20151001

【審査請求日】2016年8月30日

(31)【優先権主張番号】61/969,337

(32)【優先日】2014年3月24日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】62/036,685

(32)【優先日】2014年8月13日

(33)【優先権主張国】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】503260918

【氏名又は名称】アップル インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】Ａｐｐｌｅ Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(72)【発明者】

【氏名】ゴルコ アルバート ジェイ

(72)【発明者】

【氏名】ジョル エリック エス

(72)【発明者】

【氏名】グラハム クリストファー エス

(72)【発明者】

【氏名】ヤオ スティーヴン イー

(72)【発明者】

【氏名】ブレジンスキー マキコ ケイ

(72)【発明者】

【氏名】ワグマン ダニエル シー

(72)【発明者】

【氏名】トンプソン ポール ジェイ

(72)【発明者】

【氏名】カルヤナスンダラム ナガラジャン

【審査官】 猪瀬 隆広

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／０９６５６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１９９３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５１４７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２２９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１１９６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／１１１０１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／０７４０９１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１１２５５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００９／１０５６１５（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 国際公開第２０１４／０３６５５８（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 国際公開第２０１１／１１９３５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０３７１７６８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ５０／００−５０／９０

Ｇ０１Ｒ ３３／０２

Ｈ０１Ｆ ２７／３６

Ｈ０１Ｆ ３８／１４，３８／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の電子デバイスであって、
湾曲した第１の接続面と、
前記第１の接続面に隣接して配置され、前記湾曲した第１の接続面に面する前面、前記湾曲した第１の接続面に背を向ける後面、及び前記前面と前記後面との間にそれぞれ延びる外側面と内側面を有する誘導電力伝送の受信コイルと、
前記第１の接続面に隣接して配置された第１の磁気要素と、
前記誘導電力伝送の受信コイルと前記第１の磁気要素との間に少なくとも部分的に配置されていて、
前記誘導電力伝送の受信コイルの前記後面と前記第１の電子デバイスの前記湾曲した第１の接続面との間の距離によって定まる第１の長さだけ延びて、前記誘導電力伝送の受信コイルの前記内側面を覆う第１の部分と、
前記誘導電力伝送の受信コイルの前記後面と前記第１の電子デバイスの前記湾曲した第１の接続面との間の距離によって定まり且つ前記第１の長さとは異なる第２の長さだけ延びて、前記誘導電力伝送の受信コイルの前記外側面を覆う第２の部分と、を含む、
シールドと、を備え、
前記シールドが、前記誘導電力伝送の受信コイルにより前記第１の磁気要素に生じる渦電流を減らすように構成され、
前記第１の磁気要素が、第２の電子デバイスの第２の磁気要素に結合して、前記第１の電子デバイスと前記第２の電子デバイスとの間の整列位置を維持し、
前記誘導電力伝送の受信コイルが、前記第１の電子デバイス及び前記第２の電子デバイスが前記整列位置にあるときに、前記第２の電子デバイスの誘導電力伝送の送信コイルから電力を誘導受信するように構成される、第１の電子デバイス。

【請求項2】

前記第１の磁気要素上の非導電性及び透磁性の被覆を更に備える、請求項１に記載の第１の電子デバイス。

【請求項3】

前記非導電性及び透磁性の被覆が、ポリマー、前記ポリマーと導電性繊維の組み合わせ、又は前記ポリマーと導電性粒子の組み合わせのうちの少なくとも１つで形成される、請求項２に記載の第１の電子デバイス。

【請求項4】

前記シールドが前記第１の磁気要素に結合される、請求項１に記載の第１の電子デバイス。

【請求項5】

前記第１の磁気要素と前記誘導電力伝送の受信コイルとの間に配置された前記シールドの前記部分が、前記シールドと前記第１の磁気要素との間の隙間を画定する、請求項４に記載の第１の電子デバイス。

【請求項6】

前記シールドが、非導電性材料、軟磁性材料、強磁性材料、セラミック材料、結晶性材料、又は鉄コバルトのうちの少なくとも１つで形成される、請求項４に記載の第１の電子デバイス。

【請求項7】

前記シールドが、前記第１の磁気要素の磁界を前記第１の接続面に向けて方向付ける、
請求項４に記載の第１の電子デバイス。

【請求項8】

前記シールドの少なくとも一部分が、非導電性被覆で覆われる、請求項４に記載の第１の電子デバイス。

【請求項9】

前記第１の磁気要素と前記誘導電力伝送の受信コイルとの間の間隔が、前記渦電流を減らすように構成される、請求項１に記載の第１の電子デバイス。

【請求項10】

誘導電力伝送の磁気遮蔽のためのシステムであって、前記システムが、
第１の電子デバイスであって、
第１の接続面と、
前記第１の接続面に隣接して配置される誘導電力伝送の受信コイルと、
前記第１の接続面に隣接して配置された第１の磁気要素と、
を含む第１の電子デバイスと、
第２の電子デバイスであって、
湾曲した第２の接続面と、
前記第２の接続面に隣接して配置され、前記湾曲した第１の接続面に面する前面、前記湾曲した第１の接続面に背を向ける後面、及び前記前面と前記後面との間にそれぞれ延びる外側面と内側面を有する誘導電力伝送の送信コイルと、
前記第２の接続面に隣接して配置された第２の磁気要素と、
を含む第２の電子デバイスと、を備え、
前記誘導電力送信コイルが、前記誘導電力伝送の受信コイルに電力を誘導送信し、
前記誘導電力伝送の受信コイルが、前記誘導電力受信コイルに電力を誘導送信する結果として前記第１の磁気要素に生じる渦電流を減らすように構成されるシールドを含み、
前記シールドは、
前記誘導電力伝送の受信コイルの前記後面と前記第１の電子デバイスの前記湾曲した第１の接続面との間の距離によって定まる第１の長さだけ延びて、前記誘導電力伝送の受信コイルの前記内側面を覆う第１の部分と、
前記誘導電力伝送の受信コイルの前記後面と前記第１の電子デバイスの前記湾曲した第１の接続面との間の距離によって定まり且つ前記第１の長さとは異なる第２の長さだけ延びて、前記誘導電力伝送の受信コイルの前記外側面を覆う第２の部分と、を含む、
システム。

【請求項11】

前記シールドが、前記誘導電力伝送の受信コイルに結合され、前記渦電流を減らすように構成される、請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

前記シールドがファラデーケージである、請求項１１に記載のシステム。

【請求項13】

前記シールドが、結晶性材料、セラミック材料、軟磁性材料、強磁性材料、又は鉄シリコンのうちの少なくとも１つで形成される、請求項１１に記載のシステム。

【請求項14】

前記シールドが、前記誘導電力伝送の受信コイルと前記第１の磁気要素との間に少なくとも部分的に配置される、請求項１１に記載のシステム。

【請求項15】

前記第１の接続面が非導電性材料で形成される、請求項１０に記載のシステム。

【請求項16】

前記第２の磁気要素又は前記誘導電力伝送の受信コイルのうちの少なくとも一方が、前記誘導電力伝送の受信コイルにより前記第２の磁気要素に生じる渦電流を減らすように構成されるか、あるいは、
前記第１の磁気要素又は前記誘導電力伝送の送信コイルのうちの少なくとも一方が、前記誘導電力伝送の送信コイルにより前記第１の磁気要素に生じる渦電流を減らすように構成されるか、のうちの少なくとも一方である、請求項１０に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

〔関連出願の相互参照〕
本特許協力条約特許出願は、「Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｉｎ Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ」と題し、２０１４年３月２４日に出願された米国仮特許出願第６１／９６９，３３７号、及び「Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｈｏｕｓｉｎｇ Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ」と題し、２０１４年８月１３日に出願された米国仮特許出願第６２／０３６，６８５号に対する優先権を主張し、それらの開示の全てが参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、概して、接続可能なデバイスに関し、より具体的には、接続可能なデバイス間の誘導電力伝送における磁気遮蔽に関する。

【背景技術】

【0003】

多くの電子デバイスが他の電子デバイスに接続する。例えば、ポータブルデジタルメディアプレーヤ、ウェアラブルデバイス、及び／又は他の種類のポータブルコンピューティングデバイスなどの電子デバイスが、充電のため、データ伝送のため、外部入力／出力デバイスなどの１つ以上のアクセサリへの接続のため、その他のために、１つ以上のドックに接続し得る。接続は、電子デバイス同士を機械的に結合し得、及び／又は、電力及び／又はデータ送信を目的として電子デバイス同士を電気的に結合し得る。従来の結合技術を使用する場合、干渉しない方法で、又は電子デバイス間の電気的結合を更に容易にする方法で、電子デバイス間の機械的結合を維持することが困難となる場合がある。

【発明の概要】

【0004】

本開示は、誘導電力伝送システムにおける磁気遮蔽のためのシステム及び方法を含む。第１の接続面と、誘導電力伝送の受信コイルと、第１の接続面に隣接して配置された第１の磁気要素とを伴う第１の電子デバイスは、第２の接続面と、誘導電力伝送の送信コイルと、第２の接続面に隣接して配置された第２の磁気要素とを伴う第２の電子デバイスに整列位置で接続する。整列位置では、第１及び第２の電子デバイスは、第１及び第２の磁気要素により結合され得、誘導電力伝送の送信コイルは、誘導電力伝送の受信コイルに電力を送信するように構成され得る。第１及び／又は第２の磁気要素、及び／又は誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルは、誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルにより第１及び／又は第２の磁気要素に生じる渦電流を最小化する又は減らすように構成され得る。

【0005】

第１及び／又は第２の磁気要素、及び／又は誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルは、１つ以上の各種の異なる方法で、誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルにより第１及び／又は第２の磁気要素に生じる渦電流を最小化する又は減らすように構成され得る。幾つかの実施では、誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルは、整列位置で誘導結合され得る。各種の実施では、第１及び／又は第２の磁気要素、及び／又は誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルの位置は、第１及び／又は第２の磁気要素に生じる渦電流を最小化する又は減らすように離間され得る。１つ以上の実施では、第１及び／又は第２の接続面は、１つ以上の非導電性材料で形成され得る。

【0006】

幾つかの実施では、第１及び／又は第２の磁気要素は、１つ以上の被覆で覆われ得る。このような被覆は、１つ以上の非導電性及び／又は透磁性材料で形成され得る。同様に、第１及び／又は第２の磁気要素は、１つ以上のシールド要素により少なくとも部分的に覆われ得る。このようなシールド要素は、１つ以上の非導電性材料で形成され得る。誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルは、１つ以上のシールド要素により少なくとも部分的に覆われ得る。このようなシールド要素は、誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルのための、ファラデーケージであり得、又はファラデーケージとして機能し得る。

【0007】

他の実施形態では、電子デバイスが、誘導電力送信システムに関与するように作用可能である誘導コイルと、ハウジング又は他のエンクロージャと、を含み得る。電子デバイスは、誘導電力送信の磁束をハウジングの一部分から遮断する、及び／又はそうでなければ磁束の流れを形作る、１つ以上の磁界方向付け材料（反磁性材料及び／又は超電導材料など）も含み得る。磁界方向付け材料は、また熱伝導性が高くあり得、ヒートスプレッダとして作用し得る。このようにして、誘導電力送信システムの損失効率は改善され得る。ハウジングの温度上昇も、防がれ及び／又は和らげられ得る。

【0008】

各種の実施形態では、誘導電力伝送における磁気遮蔽のためのシステムは、第１の電子デバイス及び第２の電子デバイスを含む。第１の電子デバイスは、第１の接続面と、第１の接続面に隣接して配置された誘導電力伝送の受信コイルと、第１の接続面に隣接して配置された第１の磁気要素と、を含み得る。第１の磁気要素又は誘導電力伝送の受信コイルのうちの少なくとも一方が、誘導電力伝送の受信コイルにより第１の磁気要素に生じる渦電流を最小化する又は減らすように構成される。第２の電子デバイスは、第２の接続面と、第２の接続面に隣接して配置された誘導電力伝送の送信コイルと、第２の接続面に隣接して配置された第２の磁気要素と、を含み得る。第１の磁気要素及び第２の磁気要素は、第１の電子デバイス及び第２の電子デバイスを整列位置で接続し、誘導電力伝送の送信コイルは、第１の電子デバイス及び第２の電子デバイスが整列位置にあるときに、誘導電力伝送の受信コイルに電力を誘導送信するように構成される。

【0009】

幾つかの実施形態では、電子デバイスが、第１の接続面と、第１の接続面に隣接して配置された誘導電力伝送の受信コイルと、第１の接続面に隣接して配置された第１の磁気要素と、を含み得る。第１の磁気要素又は誘導電力伝送の受信コイルのうちの少なくとも一方が、誘導電力伝送の受信コイルにより第１の磁気要素に生じる渦電流を最小化する又は減らすように構成される。第１の磁気要素は、第１の電子デバイスを第２の電子デバイスの第２の磁気要素に整列位置で接続する。誘導電力伝送の受信コイルは、第１の電子デバイス及び第２の電子デバイスが整列位置にあるときに、第２の電子デバイスの誘導電力伝送の送信コイルから電力を誘導受信するように構成される。

【0010】

１つ以上の実施形態では、電子デバイスが、ハウジングと、誘導電力送信システムに関与するように作用可能な誘導コイルと、磁界方向付け材料と、を含み得る。磁界方向付け材料は、誘導電力送信システムの磁束をハウジングの一部分から遮断し得る。

【0011】

上述の全般的な説明及び以下の詳細な説明の両方は例示及び説明を目的としており、本開示を必ずしも限定するものでないことが理解されるであろう。添付図面は、本明細書に含まれており、その一部を成し、本開示の主題を例示する。あわせて、説明及び図面は、本開示の原理の説明に供する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】誘導電力伝送における磁気遮蔽のためのシステムを例示する正面等角図である。

【図2】図１のシステムの、図１の断面Ａ−Ａに沿う断面図であり、整列位置にある接続可能な電子デバイスを例示する。

【図3】図２のシステムを例示し、可能な１つの接触位置にある接続可能な電子デバイスを示す。

【図4】図２のシステムの、図２の断面Ｂ−Ｂに沿う側断面図である。

【図5A】第１の電子デバイス及びシールド要素から取り外された、図２の第１の磁気要素の磁界を例示する。

【図5B】第１の電子デバイスから取り外された、図２のシールド要素を含む第１の磁気要素の磁界を例示する。

【図6】誘導電力伝送における磁気遮蔽のための方法を例示する方法図である。この方法は、図１のシステムにより実施され得る。

【図7】整列位置にある第１及び第２の電子デバイスの代替的な実施形態の第１及び第２の磁気要素の拡大図である。

【図8】周波数制御される誘導充電システムの例の簡略化されたブロック図である。例示的な周波数制御される誘導充電システムは、図２のシステムとともに利用され得る。

【図9】別の実施形態による誘導電力送信システムの簡略化された等角図であり、図では、多数の部品が明確性のために省略されている。

【図10A】図９の誘導電力送信システムの第１の実施の、図９の断面Ｃ−Ｃに沿う側断面図である。

【図10B】図９の誘導電力送信システムの第２の実施の、図９の断面Ｃ−Ｃに沿う側断面図である。

【図10C】図９の誘導電力送信システムの第３の実施の、図９の断面Ｃ−Ｃに沿う側断面図である。

【図11】誘導電力送信システムを製造するための例示的な方法を例示する方法図である。この例示的な方法は、図９、図１０Ｂ、及び／又は図１０Ｃのシステムにより実施され得る。

【図12】本明細書に開示される磁気遮蔽技術の各種の実施形態が利用され得るサンプル電子デバイスの等角図を例示する。

【図13】本明細書に開示される磁気遮蔽技術の各種の実施形態が利用され得るサンプル電子デバイスの等角図を例示する。

【図14】本明細書に開示される磁気遮蔽技術の各種の実施形態が利用され得るサンプル電子デバイスの等角図を例示する。

【図15】図１４のウェアラブルデバイスの、図１４の断面Ｄ−Ｄに沿う概略側断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下の説明は、本開示の各種の要素を具現化するサンプルシステム、方法、及び装置を含む。しかし、記述される開示は、本明細書に記述される形態に加えて、各種の形態で実践され得ることを理解されたい。

【0014】

本開示は、誘導電力伝送における磁気遮蔽のためのシステム及び方法を含む。幾つかの実施形態では、第１の電子デバイスが整列位置で第２の電子デバイスと結合又は接続される。第１の電子デバイスは、両方が第１の接続面に隣接して配置される、誘導電力伝送の受信コイル及び第１の磁気要素を含み得る。同様に、第２の電子デバイスは、両方が第２の接続面に隣接して配置される、誘導電力伝送の送信コイル及び第２の磁気要素を含み得る。整列位置では、第１及び第２の電子デバイスは、（永久磁石であり得る）第１及び第２の磁気要素により結合又は接続され得、誘導電力伝送の送信コイルは、誘導電力伝送の受信コイルに電力を送信するように構成され得る。第１及び／又は第２の磁気要素、及び／又は誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルは、誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルにより第１及び／又は第２の磁気要素に生じる渦電流を最小化する又は減らすように構成され得る。このようにして、磁気接続機構は、誘導電力伝送を損なわず、及び／又は過剰な熱を生じさせずに利用され得る。

【0015】

第１及び／又は第２の磁気要素、及び／又は誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルは、１つ以上の各種の異なる方法で、誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルにより第１及び／又は第２の磁気要素に生じる渦電流を最小化する又は減らすように構成され得る。幾つかの実施では、誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルは、整列位置で誘導結合され得る。各種の実施では、第１及び／又は第２の磁気要素、及び／又は誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルの位置は、第１及び／又は第２の磁気要素に生じる渦電流を最小化する又は減らすように離間され得る。１つ以上の実施では、第１及び／又は第２の接続面は、１つ以上の非導電性材料で形成され得る。

【0016】

幾つかの実施では、第１及び／又は第２の磁気要素は、１つ以上の被覆で覆われ得る。このような被覆は、ポリウレタン又は他のタイプのプラスチックを含むポリマーなど、１つ以上の非導電性及び／又は透磁性の材料で形成され得る。被覆は、ポリマーと導電性繊維若しくは粒子との組み合わせ、他の非導電性材料と導電性繊維若しくは粒子との組み合わせ、及び／又はそのような他の非導電性及び／又は透磁性の材料を含み得る。

【0017】

同様に、第１及び／又は第２の磁気要素は、１つ以上のシールド要素により少なくとも部分的に覆われ得る。このようなシールド要素は、１つ以上の非導電性材料、軟磁性材料、強磁性材料、セラミック材料、結晶性材料、鉄コバルト、及び／又はそのような他の材料で形成され得る。幾つかの場合、シールド要素は、第１及び／又は第２の磁気要素、並びに誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルの間にそれぞれ少なくとも部分的に配置され得る。誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルにそれぞれ面する、第１及び／又は第２の磁気要素の表面と、それらの間に配置されたシールド要素の部分との間には、１つ以上の隙間が配置され得る。このようなシールド要素は、第１及び／又は第２の磁気要素の磁界をそれぞれの接続面に方向付け得る。幾つかの場合、シールド要素は、非導電性被覆により少なくとも部分的に覆われ得る。

【0018】

誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルは、１つ以上のシールド要素により少なくとも部分的に覆われ得る。このようなシールド要素は、１つ以上の結晶性材料、セラミック材料、軟磁性材料、強磁性材料、鉄シリコン、及び／又はそのような他の材料で形成され得、並びに／あるいは、誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルのためのファラデーケージとして機能し得る。このようなシールド要素は、誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルと、第１及び／又は第２の磁気要素との間にそれぞれ少なくとも部分的に配置され得る。

【0019】

各種の場合、第１及び／又は第２の磁気要素は、誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルの中央にそれぞれ配置され得、並びに／あるいは誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルの中央を通って走る軸線に沿って配置され得る。

【0020】

他の実施形態では、電子デバイスが、誘導電力送信システムに関与するように作用可能である誘導コイルと、ハウジング又は他のエンクロージャと、１つ以上の磁界方向付け材料と、を含み得る。磁界方向付け材料は、誘導電力送信システムの磁束をハウジングの一部分から遮断し得、磁束の流れを形作る。このようにして、誘導電力送信システムの損失効率が改善され得、及び／又はハウジングの温度上昇が防がれ及び／又は和らげられ得る。

【0021】

本明細書で使用されるとき、「横方向磁力」は、デバイスの一方若しくは両方を横方向で又はＸ方向若しくはＹ方向で互いに対して移動させる磁力を意味するために使用され得る。幾つかの場合、横方向磁力は、デバイス間のせん断力又は横方向力に対する抵抗を意味し得る。幾つかの場合、幾らかのＺ方向（高さ）の動きが、特に隣接面が湾曲している場合に、隣接面同士の互いに対する整列の副次効果として起き得る。横方向磁力については、図１〜図３に関して以下でより十分に議論される。本明細書で使用されるとき、「横断方向磁力」は、横断方向又はＺ方向でデバイスを互い引き付け合う磁力を意味し、２つのデバイスをセンタリングし整列するとともに、２つのデバイスの分離又は隙間の拡大に抵抗するように作用し得る。横断方向磁力については、図１〜図３に関して以下でより十分に議論される。本明細書で議論されるとき、横方向磁力及び横断方向磁力は、同じ単一磁界の成分であり得る。両方は、磁気要素の位置に基づいて変化し得る。

【0022】

図１は、誘導電力伝送における磁気遮蔽のためのシステムを例示する正面等角図である。システム１００は、第１の電子デバイス１０１及び第２の電子デバイス１０２を含み得る。図１は、第１の電子デバイス１０１を特定の形状のコードレス電子デバイスとして例示し、第２の電子デバイス１０２をコードレス電子デバイス用のドックとして例示するが、それが単なる例であることが理解される。各種の実施では、第１の電子デバイス１０１又は第２の電子デバイス１０２のいずれかは、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、モバイルコンピューティングデバイス、スマートフォン、携帯電話、デジタルメディアプレーヤ、充電及び／又は１つ以上の外部部品への電子デバイスの接続を目的として別の電子デバイスに接続するドック、及び／又はそのような任意の他の電子デバイスなどの、任意の種類の電子デバイスであり得る。

【0023】

図１に例示されるように、第１の電子デバイス１０１は、第２の電子デバイス１０２の第２の接続面１０４に接触するように作用可能である第１の接続面１０３を含む。よって、第１及び第２の電子デバイス１０１、１０２は、少なくとも横方向１９９及び横断方向１９８の相対方向で互いに対して位置付け可能であり得る。

【0024】

図２は、図１のシステム１００の、図１の断面Ａ−Ａに沿う断面図であり、整列位置にある接続可能な第１及び第２の電子デバイス１０１及び１０２を例示する。図３は、図２のシステムを例示し、可能な１つの接触位置にある接続可能な第１及び第２の電子デバイス１０１及び１０２を示す。第１及び第２の接続面１０３及び１０４は、任意の数の異なる箇所で接触し得る。よって、任意の数の異なる接触位置が可能であり得、図３はその例である。しかし、接続可能な第１及び第２の電子デバイス１０１及び１０２は、図２に例示される単一の整列位置を有してもよく、そこでは、第１の磁気要素１０５が第２の磁気要素１１１と接続し、誘導電力伝送の送信コイル１１３ａ及び１１３ｂ（単一コイルの複数の断面部分）が誘導電力伝送の受信コイル１０７ａ及び１０７ｂ（単一コイルの複数の断面部分）と整列する。整列位置では、第１及び第２の電子デバイス１０１及び１０２は、誘導電力伝送システムに関与し得、そこでは、第２の電子デバイス１０２は、第１の電子デバイス１０１に電力を誘導送信することにより第１の電子デバイス１０１のための充電ドックとして機能し、その電力を第１の電子デバイス１０１が電源１１０に貯蔵する。図４は、図２のシステムの、図２の断面Ｂ−Ｂに沿う側断面図である。

【0025】

図２に例示されるように、第１の電子デバイス１０１は、１つ以上の第１の磁気要素１０５（永久磁石であり得、シールド要素１０６を含み得る）、誘導電力伝送の受信コイル１０７ａ及び１０７ｂ（シールド要素１４０ａ及び１４０ｂをそれぞれ含む、単一コイルの複数の断面部分）、処理ユニット１０８、１つ以上の非一時的な記憶媒体１０９（非限定的に、磁気記憶媒体、光記憶媒体、光磁気記憶媒体、読み出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、消去可能プログラマブルメモリ、フラッシュメモリその他の形態をとり得る）、及び／又は１つ以上の電源１１０（１つ以上のバッテリなど）を含み得る。処理ユニット１０８は、受信部品を利用する１つ以上の受信動作、通信動作、計算動作、記憶動作、入力／出力動作、時間動作、充電動作その他などの、第１の電子デバイスの１つ以上の動作を実施するために、非一時的な記憶媒体１０９に記憶された１つ以上の命令を実行し得る。

【0026】

同様に、第２の電子デバイス１０２は、１つ以上の第２の磁気要素１１１（永久磁石であり得、シールド要素１１２を含み得る）、誘導電力伝送の送信コイル１１３ａ及び１１３ｂ（シールド要素１４１ａ及び１４１ｂをそれぞれ含む、単一コイルの複数の断面部分）、処理ユニット１１４、１つ以上の非一時的な記憶媒体１１５、及び／又は１つ以上の電源１１６（１つ以上の交流電源若しくは直流電源など）を含み得る。処理ユニット１１４は、送信部品を利用する１つ以上の送信動作、計算動作、記憶動作その他などの、第２の電子デバイスの１つ以上の動作を実施するために、非一時的な記憶媒体１１５に記憶された１つ以上の命令を実行し得る。

【0027】

第１及び第２の電子デバイス１０１及び１０２が（図３に示されるような）可能な接触位置の１つに置かれると、第１及び第２の磁気要素１０５及び１１１の間の横方向１９９の磁力が、電子デバイスを整列位置（図２に示される）の状態にし得、そこでは、第１及び第２の磁気要素の間の横断方向１９８の磁力が２つのデバイスを接続させ得る。整列位置では、誘導電力伝送の送信コイル１１３ａ及び１１３ｂは、誘導電力伝送の受信コイル１０７ａ及び１０７ｂに電力を誘導送信するように構成され得る。

【0028】

図２に例示されるように、第１の磁気要素１０５は、誘導電力伝送の受信コイル１０７ａ及び１０７ｂの中央に、又は中央を通って走る軸線（この例示的な実施では横断方向１９８に相当する）に沿って配置され得る。同様に、第２の磁気要素１１１は、誘導電力伝送の送信コイル１１３ａ及び１１３ｂの中央に、又は中央を通って走る軸線（この例示的な実施では横断方向１９８に相当する）に沿って配置され得る。

【0029】

磁気要素などの導電性材料が誘導電力伝送システムの送信コイル及び受信コイルの誘導場内に配置されると、導電性材料に渦電流が形成され得る。このような渦電流は、受信コイルにより受信される電流を小さくし、よって誘導電力伝送システムの効率を低くし得る。このような渦電流は、導電性材料の不要な加熱も生じさせ得る。よって、第１及び／又は第２の磁気要素、及び／又は誘導電力伝送の送信及び／又は受信コイルは、誘導電力伝送の送信及び／又は受信コイルにより第１及び／又は第２の磁気要素に生じる渦電流を最小化する又は減らすように構成され得る。

【0030】

第１及び／又は第２の磁気要素（１０５、１１１）、及び／又は誘導電力伝送の送信及び／又は受信コイル（１１３ａ〜ｂ、１０７ａ〜ｂ）は、各種の異なる方法で渦電流を最小化する又は減らすように構成され得る。例示されるように、誘導電力伝送の送信コイル１１３ａ及び１１３ｂ、並びに誘導電力伝送の受信コイル１０７ａ及び１０７ｂは、整列位置で誘導結合され得る。誘導電力伝送システムの送信及び受信コイルは、互いに対してセンタリングされ、送信コイルにより発生した誘導電流場（inductive current field）の主要部内に受信コイルがあるように十分に隣接すると、誘導結合され得る。これによって、より多くの誘導電流場は、他の導電性材料に影響を及ぼすために利用可能となることによって送信効率を低くし、より多くの熱を発生させるのとは反対に、受信コイルに影響を及ぼし、送信効率を高くし、より少ない熱を発生させる。よって、コイル同士の密な結合によって、そうでなければ磁気要素の１つ以上で生じたであろう渦電流を減らし得る。

【0031】

図２にも例示されるように、誘導電力伝送の送信コイル１１３ａ及び１１３ｂ、誘導電力伝送の受信コイル１０７ａ及び１０７ｂ、並びに第１及び第２の磁気要素１０５及び１１１は、第１及び／又は第２の磁気要素での渦電流の形成を最小化するために互いに対して離間され得る。いずれかの磁気要素をいずれかのコイルの直に隣接して配置するなど近付けすぎることによって、渦電流が形成され得る。しかし、例示されるように離間させることによって、そうでなければ磁気要素とコイルとの接近により形成され得る渦電流を減らし得る。

【0032】

各種の実施では、第１及び／又は第２の接続面１０３及び１０４は、１つ以上の非導電性材料で形成され得る。これによって、接続面での渦電流の形成を防ぎ得、更に送信効率を高くし、熱の発生を減らし得る。

【0033】

幾つかの実施では、第１及び第２の磁気要素１０５及び１１１は、それぞれシールド要素１０６及び１１２を含み得る。各磁気要素は、少なくとも２つの側面により接合される前面及び後面を有し得、前面は、それぞれの接続面に面する。それぞれのシールド要素は、後面及び２つの側面を少なくとも部分的に覆い得る。それぞれのシールド要素と少なくとも２つの側面との間には、隙間１１７又は１１８が存在し得る。

【0034】

このようなシールド要素は、１つ以上の非導電性材料、軟磁性材料、強磁性材料、セラミック材料、結晶性材料、鉄コバルト、及び／又はそのような他の材料で形成され得る。幾つかの場合、軟磁性材料は、内部に浮遊する鉄系金属繊維又は粒子を含む非導電性セラミック材料など、導電性であり得る。繊維又は粒子が非導電性材料により分離されるため、鉄系金属繊維又は粒子の存在がこの組み合わせを軟磁性材料にし得る場合でさえ、組み合わせ自体は非導電性であり得る。各種の場合、導電性材料、非導電性材料、又はそれらの組み合わせで形成されるかどうかに拘らず、このようなシールド要素は、以下で更に詳細に議論される被覆などの非導電性被覆で少なくとも部分的に覆われ得る。

【0035】

シールド要素１０６又は１１２は、第１又は第２の磁石１０５及び１１１と、誘導電力伝送の送信コイル１１３ａ及び１１３ｂあるいは誘導電力伝送の受信コイル１０７ａ及び１０７ｂとの間にそれぞれ少なくとも部分的に配置され得る。隙間１１７又は１１８は、それぞれの磁気要素の表面と、それぞれのコイルとの間に配置され得る。

【0036】

シールド要素１０６又は１１２は、強磁性材料、軟磁性材料、又は、容易に磁性となる可能性を示す鉄コバルトなどの他の材料で形成され得、磁気要素の磁界を接続面の方向に方向付け得る。このような磁界の方向は、他の方法で可能であるよりも小さな磁気要素の使用を可能にし得、第１及び／又は第２の磁気要素１０５及び１１１の磁界が、誘導電力伝送の送信コイル１１３ａ及び１１３ｂと誘導電力伝送の受信コイル１０７ａ及び１０７ｂとの間の誘導電流場と干渉する（よって磁気要素内に渦電流を生じさせる）ことを防ぎ得る。

【0037】

遮蔽要素１０６及び１１２が単一の連続構造を有するものとして例示されるが、それが例であることが理解される。幾つかの場合、遮蔽要素の１つ以上は、シールドの材料中に１つ以上の「切欠き」又は断続的な切れ目を有するように形成され得る。このような切欠きは、このようなシールドの部分による導電性を中断し得、高い透過量を可能にしながら更に渦電流の形成を最小化し得る。

【0038】

図５Ａは、第１の電子デバイス１０１及びシールド要素１０６から取り外された、図２の第１の磁気要素１０５の磁界１２０Ａを例示する。対比として、図５Ｂは、第１の電子デバイスから取り外された、図２のシールド要素を含む第１の磁気要素の磁界１２０Ａを例示する。図５Ａと図５Ｂの比較により分かるように、シールド要素を含むことによって、磁界１２０Ａを第１の接続面（図２〜図４の部品１０３）に向けて方向付け得る。

【0039】

図５Ａ及び図５Ｂは、１つのサンプル方向で循環するものとして磁界１２０Ａを例示するが、それが例であることが理解される。他の実施形態では、磁界１２０Ａは、本開示の範囲から逸脱せずに反転され得る。

【0040】

各種の実施では、誘導電力伝送の送信コイル１１３ａ及び１１３ｂ、あるいは誘導電力伝送の受信コイル１０７ａ及び１０７ｂは、それぞれシールド要素１４０ａ及び１４０ｂあるいは１４１ａ及び１４１ｂを含み得る。各コイルは、少なくとも２つの集合的な側面により接合される集合的な前面及び集合的な後面を有し得、集合的な前面は、それぞれの接続面に面する。それぞれのシールド要素は、集合的な後面及び集合的な２つの側面を少なくとも部分的に覆い得る。

【0041】

例示されるように、シールド要素１４０ａ及び１４０ｂあるいは１４１ａ及び１４１ｂは、それぞれ誘導電力伝送の送信コイル１１３ａ及び１１３ｂ、あるいは誘導電力伝送の受信コイル１０７ａ及び１０７ｂと、第１又は第２の磁気要素１０５及び１１１との間に少なくとも部分的に配置され得る。これらのシールド要素は、電磁放射を遮断するファラデーケージとして機能し得る。よって、これらのシールド要素は、磁気要素の１つ以上を誘導電力伝送の送信コイルと誘導電力伝送の受信コイルとの間の誘導電流場から遮断し得、よって、そうでなければ磁気要素に生じ得る渦電流を減らす。このようなシールド要素は、１つ以上の結晶性材料、セラミック材料、軟磁性材料、強磁性材料、鉄シリコン、及び／又はそのような他の材料で形成され得る。

【0042】

遮蔽要素１４０ａ及び１４０ｂあるいは１４１ａ及び１４１ｂが単一の連続構造を有するものとして例示されるが、それが例であることが理解される。幾つかの場合、遮蔽要素の１つ以上は、シールドの材料中に１つ以上の「切欠き」又は断続的な切れ目を有するように形成され得る。このような切欠きは、このようなシールドの部分による導電性を中断し得、高い透過量を可能にしながら更に渦電流の形成を最小化し得る。

【0043】

幾つかの実施では、第１及び／又は第２の磁気要素１０５及び１１１のうちの１つ以上は、１つ以上の非導電性被覆で少なくとも部分的に覆われ得る。図７は、このような非導電性被覆１３１及び１３２を含む例示的な実施を例示する。このような非導電性被覆は、そうでなければ誘導電力伝送の送信コイル１１３ａ及び１１３ｂ、あるいは誘導電力伝送の受信コイル１０７ａ及び１０７ｂにより第１及び／又は第２の磁気要素に生じ得る渦電流を減らし得る。

【0044】

このような被覆は、ポリウレタン、プラスチック、ポリウレタン及び／又はプラスチックと導電性繊維若しくは粒子との組み合わせ、他の非導電性材料と導電性繊維若しくは粒子との組み合わせ、及び／又はそのような他の非導電性及び／又は透磁性材料などの、１つ以上の非導電性及び／又は透磁性材料で形成され得る。例えば、鉄系金属繊維又は粒子が非導電性材料と組み合わされる場合、非導電性材料による鉄系繊維又は粒子の分離によって、鉄系金属繊維又は粒子の存在が組み合わせを透磁性にする場合でさえ、組み合わせを非導電性にし得る。

【0045】

図２に戻ると、誘導電力伝送の受信コイル１０７ａ及び１０７ｂが第１の電子デバイス１０１の上面に概ね平行であるものとして示され、誘導電力伝送の送信コイル１１３ａ及び１１３ｂが、第１及び第２の接続面１０３及び１０４と面一に整列されないように第２の電子デバイス１０２の下面に概ね平行であるものとして示されるが、それが例であることが理解される。他の実施では、本開示の範囲から逸脱せずに、誘導電力伝送の受信コイル１０７ａ及び１０７ｂが第１の接続面と面一であり得、誘導電力伝送の送信コイル１１３ａ及び１１３ｂが第２の接続面と面一であり得る。このような実施では、誘導電力伝送の受信コイル１０７ａ及び１０７ｂ、並びに誘導電力伝送の送信コイル１１３ａ及び１１３ｂは、第１の電子デバイスの上面及び／又は第２の電子デバイスの下面に対して傾斜し得る。

【0046】

図６は、誘導電力伝送における磁気遮蔽のための方法６００を例示する方法図である。この方法は、例えば図１のシステムにより実施され得る。フローは、ブロック６０１にて始まり得、そこでは、第１の電子デバイスの誘導電力伝送の受信コイル及び第１の磁気要素が、第１の電子デバイスの接続面に隣接して配置され得る。フローは、次いでブロック６０２に進み得、そこでは、誘導電力伝送の受信コイル及び第１の磁気要素は、誘導電力伝送の受信コイルにより第１の磁気要素に生じる渦電流を最小化する又は減らすように構成され得る。

【0047】

ブロック６０３にて、第１の電子デバイスは、第１の磁気要素及び第２の電子デバイスの第２の磁気要素を利用して、第２の電子デバイスに結合又は接続され得る。フローは、次いでブロック６０４に進み得、そこでは、誘導電力伝送の受信コイルを利用して、電力が第２の電子デバイスの誘導電力伝送の送信コイルから誘導受信され得る。

【0048】

方法６００が、特定の順序で実施される特定の動作を含むとして例示及び上述されるが、それが例であることが理解される。各種の実施では、同じ、同様及び／又は異なる動作の各種の構成が、本開示の範囲から逸脱せずに実施され得る。

【0049】

例えば、ブロック６０２は、誘導電力伝送の受信コイルにより第１の磁気要素に生じる渦電流を最小化する又は減らすように、誘導電力伝送の受信コイル及び第１の磁気要素を構成するとして示され上述される。しかし、幾つかの実施では、誘導電力伝送の受信コイル又は第１の磁気要素のいずれかが、そのように構成され得る。更に、各種の実施では、誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイル、及び／又は第１及び／又は第２の磁気要素は、本開示の範囲から逸脱せずに、コイルのいずれかにより生じる、いずれかの磁気要素内に生じる渦電流を最小化する又は減らすように構成され得る。

【0050】

次に図８を参照すると、誘導電力伝送の送信コイル（例えば、図２〜図４の１１３ａ及び１１３ｂ）及び誘導電力伝送の受信コイル（例えば、図２〜図４の１０７ａ及び１０７ｂ）とともに利用され得る、周波数制御される例示的な誘導充電システム８００の簡略化されたブロック図が示される。誘導充電システム８００は、コントローラ８０４及び直流コンバータ８０６に動作的に接続されたクロック回路８０２を含む。クロック回路８０２は、誘導充電システム８００のためのタイミング信号を発生させることができる。

【0051】

コントローラ８０４は、直流コンバータ８０６の状態を制御し得る。一実施形態では、クロック回路８０２は、直流コンバータ８０６内のスイッチを１サイクルベースで作動及び停止させるためにコントローラ８０４により使用される周期信号を発生させる。誘導充電システム８００では、任意の適当な直流コンバータ８０６を使用することができる。例えば、一実施形態では、直流コンバータ８０６内でＨブリッジが使用され得る。Ｈブリッジは、当該分野で知られているので、本明細書ではＨブリッジの動作の概要のみが記述される。

【0052】

コントローラ８０４は、４つのスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４（例示されない）の開閉を制御する。スイッチＳ１及びＳ４が所与の期間にわたって閉じられ、スイッチＳ２及びＳ３が開かれると、正極から負荷を通って負極に電流が流れ得る。同様に、スイッチＳ２及びＳ３が所与の別の期間にわたって閉じられる一方、スイッチＳ１及びＳ４が開かれると、負極から正極に電流が流れ得る。スイッチのこの開閉によって、同じ負荷を通る電流の方向を繰り返し反転させることにより時間変動する電流が作り出される。代替的な実施形態では、Ｈブリッジが必要とされない場合もある。例えば、直流コンバータ８０６からの電流の流れを単一のスイッチが制御し得る。このようにして、直流コンバータ８０６は、矩形波発生器として機能し得る。

【0053】

直流コンバータ８０６により作り出された時変信号又は矩形波信号は、変圧器８０８に入力され得る。典型的に、上で参照したテザー充電システムに使用されるような変圧器は、二次コイルに結合された一次コイルを含み、各コイルが共通コアの周りに巻き付けられる。しかし、本明細書に記述されるような誘導充電システムは、空隙により分離された一次及び二次コイルと、各コイルをそれぞれ収容する複数のハウジングと、を含む。よって、例示されるように、変圧器８０８は、必ずしも１つの物理的な要素でなくてもよく、代わりに、一次コイル８１０（図２のシステム１００の送信部品１１３ａ及び１１３ｂであり得る）及び二次コイル８１２（図２のシステム１００の受信部品１０７ａ及び１０７ｂであり得る）などの、誘導的に近接する２つの電磁コイル間の関係及びインタフェースを意味し得る。

【0054】

送信器、及び誘導電力伝送システムの二次コイル８１２との送信器の相互作用の簡略化された説明を前述した。送信器は、二次コイル８１２内に電圧を誘導するために、時間変動する電圧を一次コイル８１０に提供するように構成され得る。交流及び矩形波の両方が例として指摘されたが、他の波形が企図されることが理解され得る。このような場合、コントローラ８０４は、直流コンバータ８０６の複数の状態を制御し得る。例えば、コントローラ８０４は、電圧、電流、デューティサイクル、波形、周波数、又はそれらの任意の組み合わせを制御し得る。

【0055】

コントローラ８０４は、電力送信回路の動作効率を高めるために、一次コイル８１０に適用される波形の各種の特性を周期的に修正し得る。例えば、幾つかの場合、コントローラ８０４は、二次コイル８１２が誘導的に一次コイル８１０に近接していないと判定した場合に、一次コイル８１０への全ての電力を停止させ得る。この判定は、任意の数の適当な方法で達成され得る。例えば、コントローラ８０４は、一次コイル８１０上の誘導負荷を検出するように構成され得る。誘導負荷が一定の選択閾値を下回る場合、コントローラ８０４は、二次コイル８１２が誘導的に一次コイル８１０に近接していないと結論付け得る。このような場合、コントローラ８０４は、一次コイル８１０への全ての電力を停止させ得る。

【0056】

他の場合、コントローラ８０４は、変圧器８０８の共振周波数に又はその近くにデューティサイクルを設定し得る。別の例では、デューティサイクルの作動状態を規定する波形（すなわちハイ）の周期は、変圧器８０８の共振周波数で又はその近くで選択され得る。このような選択によって一次コイル８１０と二次コイル８１２の間の電力伝送効率が高まり得ることが理解され得る。

【0057】

代替的な例では、コントローラ８０４は、誘導負荷のスパイクが検知された場合に一次コイル８１０への全ての電力を停止させ得る。例えば、一定の選択閾値を上回る特定のレートで誘導負荷がスパイクを示した場合、コントローラ８０４は、誘導的に一次コイル８１０に近接する中間物体が置かれていると結論付け得る。このような場合、コントローラ８０４は、一次コイル８１０への全ての電力を停止させ得る。

【0058】

また更なる例では、コントローラ８０４は、一次コイル８１０に適用される波形の他の特性を修正し得る。例えば、受信器回路が追加の電力を必要とする場合、コントローラ８０４は、一次コイル８１０に適用される波形のデューティサイクルを増加させ得る。関連する例では、受信器回路がより少ない電力を必要とする場合、コントローラ８０４は、一次コイル８１０に適用される波形のデューティサイクルを減少させ得る。これらの例のそれぞれでは、一次コイル８１０に適用される時間平均電力が修正され得る。

【0059】

別の例では、コントローラ８０４は、一次コイル８１０に適用される波形の大きさを修正するように構成され得る。このような例では、受信器回路が追加の電力を必要とする場合、コントローラ８０４は、一次コイル８１０に適用される波形の最大電圧を増幅させ得る。関連する場合では、波形の最大電圧は、受信器回路がより少ない電力を必要とする場合に減少され得る。

【0060】

図８に関して、上述したように、誘導電力伝送システムの送信器部分は、一次コイル８１０と二次コイル８１２の間の誘導結合を通じて受信器内の二次コイル８１２内に電圧を誘導するために、時変信号を一次コイル８１０に提供するように構成され得る。このようにして、一次コイル８１０の時変信号により変化する磁束の形成によって、一次コイル８１０から二次コイル８１２に電力が伝送され得る。

【0061】

二次コイル８１２に作り出された時変信号は、時変信号をＤＣ信号に変換する直流コンバータ８１４により受信され得る。誘導充電システム８００では、任意の適当な直流コンバータ８１４を使用することができる。例えば、一実施形態では、直流コンバータとして整流器が使用され得る。ＤＣ信号は、次いでプログラム可能な負荷８１６により受信され得る。

【0062】

幾つかの実施形態では、受信器の直流コンバータ８１４はハーフブリッジであり得る。このような例では、二次コイル８１２は、より多くの巻線を有し得る。例えば、幾つかの実施形態では、二次コイルは、２倍の巻線を有し得る。この方法において、理解され得るように、二次コイル８１２にわたる誘導電圧は、ハーフブリッジ整流器により効果的に半減され得る。幾つかの場合、この構成は、実質的により少ない電子部品を必要とし得る。例えば、ハーフブリッジ整流器は、全波ブリッジ整流器の半分のトランジスタを必要とし得る。より少ない電子部品の結果として、抵抗損失が大幅に小さくなり得る。

【0063】

他の幾つかの実施形態では、受信器は、送信器内に存在する磁化インダクタンスを調整除去するための回路も含み得る。当該分野で知られているように、磁化インダクタンスは、不完全に結合されたコイルにより形成された変圧器内で損失を生じさせ得る。他の漏洩インダクタンスのうち、この磁化インダクタンスによって、送信器の効率が大幅に低下し得る。磁化インダクタンスが一次及び二次コイルの間の結合の関数であり得、送信器自体の内部で必ずしも完全には補償され得ないことが更に理解され得る。これにより、本明細書で議論される幾つかの実施形態では、受信器内に調整回路が含まれ得る。例えば、幾つかの実施形態では、プログラム可能な負荷８１６と並列にコンデンサが配置され得る。

【0064】

また更なる例では、上で参照したサンプル修正形態の組み合わせがコントローラにより成され得る。例えば、コントローラ８０４は、デューティサイクルを減少させることに加えて電圧を２倍にし得る。別の例では、コントローラは、デューティサイクルを時間とともに減少させながら電圧を時間とともに増加させ得る。本明細書では任意の数の適当な組み合わせが企図されることが理解され得る。

【0065】

他の実施形態は、複数の一次コイル８１０を含んでもよい。例えば、２つの一次コイルが存在する場合、それぞれが単独で又は同時に作動されたり使用されたりし得る。このような実施形態では、個々のコイルは、それぞれコントローラ８０４に結合され得る。更なる例では、幾つかの個々の一次コイル８１０の１つが選択的にショートされ得る。例えば、スイッチがオフのときに電流が誘導子を通って流れ得るように、コイルと並列にスイッチが配置され得る。一方、スイッチがオンのときには、電流はコイルを通じて流れない。スイッチは、手動、ソリッドステート、又はリレーベースのスイッチのうちの任意の適当なタイプであり得る。このようにして、幾つかのコイルのそれぞれを通る電流の増加量は、選択的に制御され得る。例えば、誘導負荷が高い状況では、スイッチは、一次コイル８１０を伴う回路内にそのコイルを含むように切断され得る。

【0066】

図９は、別の実施形態による誘導電力送信システム９００の簡略化された等角図であり、図では、多数の部品が明確性のために省略されている。例示されるように、第１の電子デバイス９０１が、第２の電子デバイス９０２から誘導送信された電力を受信するように動作可能であり得、第１の電子デバイスは、１つ以上のバッテリ（示されていない）に電力を貯蔵し得る。第１の電子デバイスはハウジング９０３を含み得、第２の電子デバイスはハウジング９０４を含み得る。

【0067】

第１の電子デバイス９０１はスマートフォンとして例示され、第２の電子デバイス９０２はスマートフォン用の充電ドックとして例示される。しかし、これが例であることが理解される。各種の実施では、第１及び／又は第２の電子デバイスは、任意の種類の電子デバイスであり得る。更に、第１の電子デバイス９０１が第２の電子デバイス９０２から誘導送信された電力を受信するものとして記述されるが、それが例であり、本開示の範囲から逸脱しない他の送信構成が利用され得ることが理解される。

【0068】

図１０Ａは、図９の誘導電力送信システム９００の第１の実施の、図９の断面Ｃ−Ｃに沿う側断面図である。例示されるように、第１の電子デバイス９０１は、誘導受信コイル９０７及び整列磁石９０５を含み得る。また例示されるように、第２の電子デバイス９０２は、誘導送信コイル９０８及び整列磁石９０６を含み得る。整列磁石９０５及び９０６は、誘導電力送信のために誘導送信及び誘導受信コイルの整列を助け、また送信中にコイルの整列を保つように作用可能であり得る。

【0069】

例示されるように、誘導電力送信中に、磁束１００１ａが誘導送信及び受信コイル９０７及び９０８により発生し、それらのコイルを通って流れ得る。このような磁束１００１は、ハウジング９０３及び／又はハウジング９０４と相互作用し得る。この相互作用によって、ハウジング９０３内及び／又はハウジング９０４内に渦電流が形成され得る。このような渦電流は、誘導電力送信の効率損失を生じさせ得、及び／又はハウジング９０３及び／又はハウジング９０４の１つ以上の部分の温度を上昇させ得る。

【0070】

図１０Ｂは、図９の誘導電力送信システム９００の第２の実施の、図９の断面Ｃ−Ｃに沿う側断面図である。図１０Ａと対比するために、誘導受信コイル９０７とハウジング９０３の間及び／又は誘導送信コイル９０８とハウジング９０４の間には、１つ以上の磁界方向付け材料９０９ａ、９０９ｂ、９１０ａ、及び９１０ｂあるいはシールドが配置され得る。これらの磁界方向付け材料は、それぞれのハウジングの部分から磁束１００１ｂを遮断し又は方向付け得る。

【0071】

例示されるように、磁界方向付け材料９０９ａ、９０９ｂ、９１０ａ、及び９１０ｂは、それぞれのハウジング９０３及び９０４の側部から磁束を遮断するように磁束１００１ｂを形作り得る。これによって、磁束とハウジングの側部分との間の相互作用が減り、それにより側部分での渦電流の形成、誘導電力送信の効率損失、及び／又は側部分での温度の上昇を減らし又は防ぎ得る。

【0072】

各種の実施では、磁界方向付け材料９０９ａ、９０９ｂ、９１０ａ、及び９１０ｂは、反磁性材料で形成され得る。反磁性材料は、外部から加えられる磁界とは反対の磁界を形成し、よって反発効果を生じさせる材料である。このような反磁性材料は、グラファイト、ビスマス、グラフェン、熱分解炭素その他を含み得る。

【0073】

各種の実施では、磁界方向付け材料９０９ａ、９０９ｂ、９１０ａ、及び９１０ｂは、超電導材料で形成され得る。超電導材料は、特性臨界温度よりも低く冷却されると、電気抵抗が０となり磁界を放出する材料である。このような超電導材料は、ランタン系灰チタン石材料、イットリウムバリウム酸化銅、ランタン酸化フッ素鉄ヒ素その他を含み得る。

【0074】

磁界方向付け材料９０９ａ、９０９ｂ、９１０ａ、及び９１０ｂが、グラファイトなど熱伝導性の比較的高い材料で形成される実施などの各種の実施では、磁界方向付け材料は、ヒートスプレッダとして作用し得る。このような実施では、磁界方向付け材料は、誘導電力送信により発生した熱及び／又は他の熱発生源からの熱（電力消費部品、太陽光負荷その他により発生した熱など）を放散させ得る。

【0075】

更に、磁界方向付け材料９０９ａ、９０９ｂ、９１０ａ、及び９１０ｂがヒートスプレッダとして作用する実施では、磁界方向付け材料は、それらの熱放散特性を最適化するように構成され得る。一般に、磁界方向付け材料が特定の期間中に放散できる熱の量は、磁界方向付け材料の表面積、磁界方向付け材料の厚さ、及び／又はそのような他の要因に関連付けられ得る。

【0076】

例えば、幾つかの例では、磁界方向付け材料９０９ａ、９０９ｂ、９１０ａ、及び９１０ｂは、厚さ（図１０Ｂでは水平に示される）に対して長さ（図１０Ｂでは垂直に示される）及び／又は幅（断面図である図１０Ｂには示されない）を大きくするように構成され得、もって、磁界方向付け材料は、ハウジング９０３及び／又は９０４から磁束１００１ｂを可能な限り遮断しながら、熱放散を増加させ、熱放散に必要とされる時間を減らすために、材料の量に対して大きな表面積を有するようになっている。

【0077】

別の例として、磁界方向付け材料９０９ａ、９０９ｂ、９１０ａ、及び９１０ｂは、材料の長さ及び幅により占める表面積を超えて磁界方向付け材料の表面積を大きくするために、フィン又は延長部などの１つ以上の突起を形成し得る。このような突起は、磁束１００１ｂからシールドされるハウジング９０３及び／又は９０４を変更せずに、そのような構造を伴わない実施形態よりも、磁界方向付け材料がより多くの熱をより短い時間で放散することを可能にし得る。

【0078】

例示されるように、磁界方向付け材料９０９ａ、９０９ｂは、誘導受信コイル９０７の１つ以上の表面と、ハウジング９０３の１つ以上の内部部分との間に配置され得る。同様に例示されるように、磁界方向付け材料９１０ａ及び９１０ｂは、誘導送信コイル９０８の１つ以上の表面と、ハウジング９０４の１つ以上の内部部分との間に配置され得る。しかし、これが例であることが理解される。各種の実施では、磁界方向付け材料は、誘導コイルとハウジング内部部分の間に配置され得、ハウジング内に位置し得、及び／又は１つ以上のハウジング外面に位置し得る。

【0079】

幾つかの実施では、ハウジング９０３及び／又は９０４自体が、磁界方向付け材料（反磁性材料及び／又は超電導材料など）で形成され得る。代わりに、各種の実施では、ハウジングは、常磁性材料、磁界方向付け材料と常磁性材料（外部から加えられる磁界により引き付けられる材料）、導電性材料、及び／又は任意の他の材料との組み合わせで形成され得る。

【0080】

例示されるように、磁界方向付け材料９０９ａ、９０９ｂ、９１０ａ、及び９１０ｂは、両方のハウジング９０３及び９０４の両方の内側面に配置され得る。しかし、これが例であることが理解される。各種の実施では、本開示の範囲から逸脱せずに、任意の数又は量の磁界方向付け材料が様々に配置され得る。

【0081】

例えば、幾つかの実施では、第１の電子デバイス９０１は磁界方向付け材料９０９ａ及び９０９ｂを含み得、磁界方向付け材料９１０ａ及び９１０ｂは第２の電子デバイス９０２から省略され得る。別の例として、各種の実施では、第１の電子デバイスは、磁界方向付け材料９０９ｂを含むが、磁界方向付け材料９０９ａを省略し得、第２の電子デバイスは、磁界方向付け材料９１０ｂを含むが、磁界方向付け材料９１０ａを省略し得る。別の例として、磁界方向付け材料は、第１及び／又は第２の電子デバイス９０１及び９０２の一方の側面／領域のみに、ハウジング９０３及び／又は９０４の上部内面に、などに、含まれ得る。各種の構成が可能であり企図される。

【0082】

また別の例として、幾つかの実施では、第１の電子デバイス９０１及び／又は第２の電子デバイス９０２は、磁界方向付け材料９０９ａ、９０９ｂ、９１０ａ、及び９１０ｂに加えて磁界方向付け材料を含んでもよい。この例の幾つかの場合、追加の磁界方向付け材料は、ハウジング９０３及び／又は９０４の内部及び／又は１つ以上の外面上に配置され得る。

【0083】

また別の例では、各種の実施では、磁界方向付け材料は、本開示の範囲から逸脱せずに、誘導受信コイル９０７及び／又は誘導送信コイル９０８の全面を囲むように配置され得る。例えば、図１０Ｃは、図９の誘導電力送信システム９００の第３の実施の、図９の断面Ｃ−Ｃに沿う側断面図である。

【0084】

この実施では、磁界方向付け材料９０９ｃは、誘導送信コイル９０８に向かう磁路に面する面を除いて誘導受信コイル９０７の全面を囲み得る。同様に、磁界方向付け材料９１０ｃは、誘導受信コイルに向かう磁路に面する面を除いて誘導送信コイルの全面を囲み得る。よって、磁界方向付け材料９０９ｃ及び９１０ｃは、誘導電力送信の磁路内にないハウジング９０３及び９０４の全面から磁束１００１ｃを遮断するように磁束１００１ｃを形作り得る。

【0085】

図１０Ａ〜図１０Ｃが１つのサンプル方向で循環するものとして磁界１００ａ〜１０００ｃを例示するが、それが例であることが理解される。他の実施形態では、磁界１００ａ〜１０００ｃの１つ以上は、本開示の範囲から逸脱せずに反転され得る。

【0086】

図１１は、誘導電力送信システムを製造するための例示的な方法１１００を例示する方法図である。この例示的な方法は、図９、図１０Ｂ、及び／又は図１０Ｃのシステムにより実施され得る。

【0087】

フローは、ブロック１１０１にて始まり得、そこでは、電子デバイスの誘導コイルが誘導電力送信システムでの使用のために構成され得る。誘導コイルは、送信コイル及び／又は受信コイルであり得る。幾つかの実施では、誘導電力送信システムでの使用のために誘導コイルを構成することは、電力を誘導送信及び／又は誘導受信するように誘導コイルを構成することを含んでもよい。他の実施では、誘導電力送信システムでの使用のために誘導コイルを構成することは、別の誘導コイルから電力を誘導送信及び／又は誘導受信するように誘導コイルを構成することを含んでもよい。

【0088】

フローは、次いでブロック１１０２に進み得、そこでは、誘導電力送信システムの磁束を電子デバイスのハウジングから遮断するように磁界方向付け機構が配置される。このような磁界方向付け機構は、磁束を遮断するように作用可能である、反磁性材料、超電導材料その他を含み得る。

【0089】

方法１１００が、特定の順序で実施される特定の動作を含むとして例示及び上述されるが、それが例であることが理解される。各種の実施では、同じ、同様及び／又は異なる動作の各種の順序が、本開示の範囲から逸脱せずに実施され得る。

【0090】

例えば、ブロック１１０２は、誘導電力送信システムの磁束を電子デバイスのハウジングから遮断するように磁界方向付け機構を配置するように例示され記述される。しかし、幾つかの実施では、磁束とハウジング部分の間の相互作用は、本開示の範囲から逸脱せずに、完全に遮断されるのではなく減らされ得る。磁束とハウジング部分の間のこのような相互作用の減少は、反磁性材料、超電導材料その他などの材料を利用して実施され得る。

【0091】

別の例として、各種の実施では、本開示の範囲から逸脱せずに、ヒートスプレッダとして熱を放散するように磁界方向付け機構を構成する追加の動作が実施され得る。このような熱は、誘導電力送信によって、及び／又は電力消費部品、太陽光負荷その他により発生した熱などの他の要因によって発生し得る。

【0092】

各種の実施形態の文脈で図１〜図１１が議論されるが、それらが例であることが理解される。各種の実施では、本開示の範囲から逸脱せずに、議論された各種の異なる実施形態の各種の特徴が一緒に利用され得る。

【0093】

図１２〜図１４は、サンプル電子デバイス１２０１〜１４０１の等角図を例示し、そこでは、本明細書で開示される磁気接続及び整列技術の各種の実施形態が利用され得る。例示されるように、図１２はスマートフォン１２０１を例示し、図１３はタブレットコンピュータ１３０１を例示し、図１４はウェアラブルデバイス１４０１を例示する。しかし、これらが例であり、本明細書で開示される磁気接続及び整列技術の実施形態が、本開示の範囲から逸脱せずに、広範な異なる電子デバイスで利用され得ることが理解される。

【0094】

図１〜図１１は、部品の各種の構成（誘導電力受信コイル１０７ａ及び１０７ｂ、誘導電力送信コイル１１３ａ及び１１３ｂ、並びに磁気要素１０５及び１１１など）を例示するが、それらが例であることが理解される。各種の実施では、本開示の範囲から逸脱せずに各種の他の構成が可能である。

【0095】

例えば、図１５は、図１４のウェアラブルデバイス１４０１の、図１４の断面Ｄ−Ｄに沿う概略側断面図であり、誘導電力受信コイル１４０７ａ及び１４０７ｂ、第１の磁気要素１４０５、第１の接続面１４０３、シールド要素１４４０ａ及び１４４０ｂ、並びにシールド要素１４０６の、別のサンプル構成を例示する。しかし、この構成も例であり、本開示の範囲から逸脱せずに、また他の構成が可能であることが理解される。

【0096】

例えば、各種の実施では、図１０Ａ〜図１０Ｃの磁界方向付け材料９０９ａ、９０９ｂ、及び／又は９０９ｃなどの１つ以上の磁界方向付け材料は、本開示の範囲から逸脱せずに、ウェアラブルデバイス１４０１のハウジングの各種の部分の上及び／又はハウジングの内側に配置され得る。

【0097】

上述し、添付図面に示すように、本開示は、誘導電力伝送における磁気遮蔽のためのシステム及び方法を開示する。第１の接続面と、誘導電力伝送の受信コイルと、第１の接続面に隣接して配置された第１の磁気要素とを伴う第１の電子デバイスは、第２の接続面と、誘導電力伝送の送信コイルと、第２の接続面に隣接して配置された第２の磁気要素とを伴う第２の電子デバイスに整列位置で接続する。整列位置では、第１及び第２の電子デバイスの相対位置は、第１及び第２の磁気要素の間の磁気結合により維持され得る。整列位置では、誘導電力伝送の送信コイルは、誘導電力伝送の受信コイルに電力を送信するように構成され得る。第１及び／又は第２の磁気要素、及び／又は誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルは、誘導電力伝送の受信及び／又は送信コイルにより第１及び／又は第２の磁気要素に生じる渦電流を最小化する又は減らすように構成され得る。このようにして、磁気接続機構は、誘導電力伝送を損なわず及び／又は過剰な熱を生じずに利用され得る。

【0098】

本開示では、開示された方法は、デバイスにより読み取り可能な命令セット又はソフトウェアを利用して実施され得る。更に、開示された方法におけるステップの具体的な順序又は階層は、サンプルアプローチの例であることが理解される。他の実施形態では、方法におけるステップの具体的な順序又は階層を、開示された主題の範囲内にて再編成することができる。付随する方法の請求項は、各種のステップの要素をサンプル順序で提示し、提示される具体的な順序又は階層に必ずしも限定されることを意図しない。

【0099】

記述された開示は、本開示の技術を利用するプロセスを実行するように、コンピュータシステム（コンピュータ制御される製造システム及び／又は他の電子装置など）をプログラムするために使用され得る命令を記憶させた、非一時的な機械可読媒体を含み得る、コンピュータプログラム製品若しくはソフトウェアを利用し得る。非一時的な機械可読媒体は、機械（例えばコンピュータ）により読み取り可能な形態（例えば、ソフトウェア、処理アプリケーション）で情報を記憶するための任意の機構を含む。非一時的な機械可読媒体は、非限定的に、磁気記憶媒体（例えば、フロッピーディスケット、ビデオカセットその他）、光記憶媒体（例えばＣＤ−ＲＯＭ）、光磁気記憶媒体、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、消去可能プログラマブルメモリ（例えば、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリその他の形態をとり得る。

【0100】

本開示及びその付随する利点の多くは、前述の説明により理解されるであろうことが信じられ、部品の形態、構造、及び配列における各種の変更が、開示された主題から逸脱することなく、又はその有形の利点の全てを損なうことなく、行われ得ることが明らかとなるであろう。記述された形態は単に説明的なものであり、そのような変更を包含し、含むことは、以下の請求項の意図するところである。

【0101】

各種の実施形態を参照して、本開示を記述してきたが、これらの実施形態は例示的なものであり、本開示の範囲は、それらに限定されるものではないことが理解されるであろう。多くの変形、修正、追加、及び改善が可能である。より一般的に、本開示による実施形態は、コンテキスト又は特定の実施形態にて記述されてきた。本開示の各種の実施形態では、機能性は、ブロック内で異なるように分離若しくは組み合わせられ得、又は異なる専門用語で記述され得る。これらの変形、修正、追加、及び改善、並びに他の変形、修正、追加、及び改善は、以下の請求項で定義されるような、本開示の範囲内に包含され得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】